ULTRACAM instrument montert på Very Large Telescope. Bildekreditt: ESO. Klikk for å forstørre.
Britiske forskere har åpnet et nytt vindu på universet med nylig igangsetting av besøksinstrumentet ULTRACAM på European Southern Observatory (ESO) Very Large Telescope (VLT) i Chile.
ULTRACAM er et ultrahurtig kamera som er i stand til å fange noen av de raskeste astronomiske hendelsene. Det kan ta opptil 500 bilder i sekundet i tre forskjellige farger samtidig. Det er designet og bygget av forskere fra Universitetene i Sheffield og Warwick (Storbritannia), i samarbeid med Storbritannias astronomiteknologisenter i Edinburgh.
ULTRACAM benytter den nyeste innen CCD-detektorteknologi for ladet koblet enhet (CCD) for å ta, lagre og analysere data med den nødvendige følsomhet og hastighet. CCD-detektorer finnes i digitale kameraer og videokameraer, men enhetene som brukes i ULTRACAM er spesielle fordi de er større, raskere og viktigst, mye mer følsomme for lys enn detektorene som brukes i dagens forbrukerelektronikkprodukter.
I mai 2002 så instrumentet "første lys" på det 4,2 m William Herschel teleskopet (WHT) på La Palma. Siden den gang har instrumentet blitt tildelt totalt 75 netter på WHT for å studere ethvert objekt i universet som formørkes, transitterer, okkuler, flimrer, blusser, pulserer, oscillerer, utbrudd eller eksploderer.
Disse observasjonene har gitt en bonanza av nye og spennende resultater, som fører til allerede 11 vitenskapelige publikasjoner publisert eller i pressen.
For å studere de aller svakeste stjernene med de aller høyeste hastigheter, er det imidlertid nødvendig å bruke de største teleskopene. Dermed begynte arbeidet for 2 år siden å forberede ULTRACAM til bruk på VLT.
"Astronomer som bruker VLT har nå et instrument som er spesielt designet for å studere høyhastighetsfenomener," sa Vik Dhillon, fra University of Sheffield (UK) og ULTRACAM prosjektforsker. "Å bruke ULTRACAM i forbindelse med den nåværende generasjonen av store teleskoper gjør det nå mulig å studere himmelfenomener med høy hastighet som formørkelser, svingninger og okkultasjoner i stjerner som er millioner av ganger for svake til å se med det blotte øye."
Observasjon av svarte hull
Instrumentet så første lys på VLT 4. mai 2005, og ble deretter brukt i 17 netter på rad på teleskopet for å studere ekstrasolare planeter, binære systemer med svart hull, pulsarer, hvite dverger, asteroseismologi, kataklysmiske variabler, brune dverger, gamma -ray bursts, aktive-galaktiske kjerner og Kuiper-belteobjekter.
En av de svake objektene som ble studert med ULTRACAM på VLT, er GU Muscae. Denne gjenstanden består av et svart hull i en 10-timers bane med en normal, sollignende stjerne. Det sorte hullet er omgitt av en plate av materiale overført fra normalstjernen. Når dette materialet faller ned på det sorte hullet, frigjøres energi, noe som produserer storamplitude-fakler som er synlige i lyskurven. Denne gjenstanden har en størrelse på 21,4, det vil si at den er en million ganger svakere enn det som kan sees med det uten hjelp. For å studere det i detalj og oppdage kortest mulig pulser, er det imidlertid nødvendig å bruke eksponeringstider så korte som 5 sekunder. Dette er mulig med den store blenderåpningen og den store effektiviteten til VLT.
Disse unike observasjonene har avslørt en serie med skarpe pigger, atskilt med omtrent 7 minutter. Et slikt stabilt signal må være bundet til en relativt stabil struktur i skiven med materie som omgir det sorte hullet. Astronomene er nå i ferd med å analysere disse resultatene i detaljer for å forstå opprinnelsen til denne strukturen.
En annen observasjonsserie ble viet til studiet av ekstrasolare planeter, nærmere bestemt de som passerer foran vertsstjernen. ULTRACAM-observasjoner har gjort det mulig for astronomene å få samtidige lyskurver, i flere fargebånd, av fire kjente transiterende eksoplaneter oppdaget av OGLE-undersøkelsen, og dette med en presisjon på en tidel av en prosent og med en oppløsning på 4 sekunder. Dette er en faktor ti bedre enn tidligere målinger og vil gi svært nøyaktige masser og radier for disse såkalte "hot-Jupiters". Fordi ULTRACAM gjør observasjoner i tre forskjellige bølgebånd, vil slike observasjoner også tillate astronomer å fastslå om radiusen til eksoplaneten er forskjellig ved forskjellige bølgelengder. Dette kan gi viktig informasjon om mulige eksoplaneter.
Kameraet er det første instrumentet som benyttet seg av besøksfokuset på Melipal (UT3), og det første instrumentet fra Storbritannia som ble montert på VLT. Besøksfokuset lar innovative teknologier og instrumentering legges til teleskopet i korte perioder, slik at det kan foregå studier som ikke er tilgjengelige med den nåværende pakke med instrumenter.
"Disse få nettene med ULTRACAM på VLT har demonstrert de unike funnene som kan gjøres ved å kombinere en innovativ teknologi med et av de beste astronomiske fasilitetene i verden," sa Tom Marsh fra University of Warwick og medlem av teamet. "Vi håper at ULTRACAM nå vil bli en vanlig besøkende på VLT, og gi europeiske astronomer tilgang til et unikt nytt verktøy for å studere universet."
Mer informasjon
ULTRACAM-teamet er satt sammen av Vik Dhillon, Stuart Littlefair og Paul Kerry (Sheffield, Storbritannia), Tom Marsh (Warwick, Storbritannia), Andy Vick og Dave Atkinson (UKATC, Edinburgh, Storbritannia). For installasjonen på VLT fikk de støtte fra Kieran O’Brien og Pascal Robert (ESO, Chile). ULTRACAM-prosjektsiden finner du på http://www.shef.ac.uk/~phys/people/vdhillon/ultracam.
Originalkilde: ESO News Release
